軟性印刷電路板（Flexible Printed Circuits，FPCs）因具有伸縮特性，故精密快速鑽孔是一個重要的課題。本論文將建立一套具視覺導引的自動化系統，藉以同時達到高品質低成本且具挑戰性的目標。此系統必須涵蓋機械定位與影像辨識兩大子系統。機械定位系統基本架構為以不同方式獲得孔位座標，經過路徑規劃後進行運動定位。影像辨識系統架構則是透過CCD（Charge-Coupled Device，電荷耦合元件），配合打光技術及影像擷取卡擷取影像中有興趣的區域（Region of Interest，ROI），利用正規化相關匹配法（Normalized Cross Correlation，NCC）進行圖形比對（Pattern Match），輸出修正量到機械定位系統進行修正。經實驗證明，本系統可達到快速且精密鑽孔的預期目標。

Flexible printed circuits (FPCs) have a flexible character, so the topic for high accuracy and speed of drill is important. We will create an automatic system that joins vision-guided function to accomplish the challenge object of high quality and low cost. The system must contain two sub-systems, which are the machine position control and the image recognition. The machine position control system basis framework moves to position after getting hole-position with different methods and scheme of trajectory planning. The image recognition system framework exports correction to machine position control system that integrates the technique of charge-coupled device (CCD), light source design, snap an image in region of interest (ROI) with image grabber card, pattern match that uses normalized cross correlation (NCC) algorithm. We can proof that the system can achieve the expected goal of high speed and accuracy of drill.

第一章 緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2研究目的 1
1.3論文架構 2
1.4研究方法 3
1.5研究範圍限制 5
第二章 軟板鑽孔設備之系統結構 6
2.1軟性電路板簡介 6
2.2機械結構簡介 7
2.2.1 聯軸器 8
2.2.2 滾珠螺桿 9
2.2.3 平整氣壓缸機構 11
2.3電控系統簡介 11
2.3.1 視覺系統軟硬體架構 11
2.3.2 機械系統軟硬體架構 12
2.3.3 PC_Based控制器 13
2.3.4 CCD 13
2.3.5 影像擷取卡 13
2.3.6 無刷伺服馬達 13
2.3.7 馬達驅動器 14
2.3.8 ENCODER 14
2.3.9 馬達控制卡 15
2.3.10 近接感測元件 16
2.3.11 氣壓控制元件 16
第三章 影像處理理論探討 17
3.1數位影像簡介 17
3.2圖形辨識比對 18
3.2.1運算法則的沿革(Algorithm development) 19
3.2.2正規化相關匹配法(Normalized Cross Correlation，NCC) 20
3.2.3圖像大小與角度旋轉 22
3.2.4幾何式圖形辨識法則 22
3.2.5結論 23
3.3圖形比對技巧 23
3.3.1 樣板選擇 24
3.3.2定義比對搜尋區域 25
3.3.3設定圖形比對參數及容忍度 26
3.3.4使用等級法（Ranking Method）驗證結果 27
3.4鏡頭對焦技術 28
第四章 視覺系統軟硬體架構 33
4.1光源選擇與照明設計 33
4.1.1基本原理介紹 34
4.1.2 照明設計 35
4.1.3光源產品種類介紹 39
4.2 CCD原理 40
4.3訊號掃瞄 41
4.4視訊規格 42
4.5鏡頭參數 43
4.6影像擷取卡 44
4.7圖形比對程式設計 45
4.8樣板選擇程式設計 49
4.9鏡頭對焦程式設計 52
第五章 機械系統軟硬體架構 54
5.1無刷伺服馬達 54
5.1.1 伺服馬達分類 54
5.1.2 永磁式交流伺服馬達工作原理 55
5.1.3 無刷伺服馬達控制 58
5.2馬達動態響應及參數調整 61
5.3伺服驅動技術簡介 70
5.3.1 全閉迴路、半閉迴路和開迴路定位系統 70
5.3.2 點對點(PTP)及補間功能定位控制器 72
5.3.3 連續路徑補間 74
5.3.4 驅動器脈波輸入方式 76
5.3.5 自動調諧 78
5.3.6 DDA 79
5.4馬達驅動器 80
5.5軌跡規劃 81
5.5.1 點對點S曲線 81
5.5.2 直線補間 82
5.5.3 任意曲線加減速控制 82
5.5.4 路徑規劃 83
5.6馬達控制卡 86
5.7馬達歸零設計 87
5.8單軸或多軸定位程式設計 89
第六章 機械視覺系統整合 94
6.1系統整合困難點 94
6.2座標轉換 94
6.3精度控制 95
6.4介面電路設計 98
6.5定位座標取得 105
6.5.1 手動輸入程式設計 105
6.5.2 讀取套裝軟體鑽孔檔程式設計 106
6.5.3 自動教導程式設計 109
6.6參數校正程式設計 111
6.7保護設計 114
6.8軟板鑽孔實驗流程 114
6.9實驗結果 116
第七章 結論 121
參考文獻 123

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